Asenkron Motorlarda Güç Faktörünün Geliştirilmesi

Bu makaleyi okuduktan sonra öğreneceksiniz: - 1. Güç Faktörü İyileştirmesine Giriş 2. Endüktif / Kapasitif Devrede Güç 3. Dirençli Devrede Güç / Güç Faktörü 4. Sadece Endüktif Güç / Güç Faktörü 5. Güç / Güç Sadece Kapasitanstaki Faktör 6. Öncü ve Gecikmeli Güç Faktörü 7. Düşük Güç Faktörü ve Düzeltme ve Diğer Ayrıntılarının Etkileri .

İçindekiler:

  1. Güç Faktörü İyileştirmesine Giriş
  2. Endüktif / Kapasitif Devrede Güç
  3. Sadece Endüktanstaki Güç / Güç Faktörü
  4. Sadece Kapasitansta Güç / Güç Faktörü
  5. Lider ve gecikmeli güç faktörü
  6. Düşük Güç Faktörü ve Düzeltme Etkileri
  7. Güç faktörü metre
  8. Güç Kondansatörleri Uygulaması
  9. Kapasitör Derecelendirmesinin Belirlenmesi
  10. Güç Kondansatörlerinin Avantajları
  11. Endüstriyel Tesisler
  12. İletim Sistemleri


1. Güç Faktörünün Geliştirilmesine Giriş:

Bir endüksiyon motoru sağlayan alternatif bir akım sisteminde akan akım incelendiğinde, motorun normal gereksinimlerinden beklenenden daha fazla olacağı fark edilecektir. Bu nedenle, herhangi bir çarpışma yükü esas olarak endüksiyon motorlarından oluştuğu için, yapılan işin sağlanması için gerçekten gerekenden daha büyük bir akım beslendiğini izler.

Bu aşırı akım sadece alternatif akım sistemlerinde ortaya çıkar ve doğru akım sistemlerinde karşılığı yoktur. Alan sargısının reaktansının alternatif akım döngüsü üzerindeki etkisi nedeniyle ortaya çıkar.


2. Endüktif / Kapasitif Devrede Güç:

Bir dc devresinde gücün gerilim ve akım çarpımı tarafından verildiğini biliyoruz. Ancak bir ac devresinde bu doğru değildir. Devre endüktif veya kapasitif reaktansı içeriyorsa, voltaj ve akımın ürünü gerçek gücü değil görünen gücü verir. Bu gerçek güç, görünen gücün bir bölümüdür; bu bölüm güç faktörü (PF) olarak bilinir. Bu nedenle,


3. Dirençli Devredeki Güç / Güç Faktörü:

Belirli bir voltaj ve akım için gerçek güç dalgası formunu elde etmek için, anlık voltaj ve akım değerlerini çarpmak gerekir, örneğin yalnızca direnç içeren bir devrede, akım ve voltaj dalga formları Şekil 19.1'deki gibidir.

Şekil 19.1 (a) 'daki 5. maddeyi ele alalım, gerilimin değeri AC ve akımın AB tarafından verilir. Bu iki değerin bir arada çoğaltılması, Şekil 19.1 (b) 'de DE veya 5. maddeyi verir. Bu işlem diğer tüm noktalar için tekrarlandığında, gerçek güç eğrisi elde edilir.

Şimdi devre yalnızca saf direnç içerdiğinden, gerçek güç eğrisi de görünür güç eğrisi olmalıdır.

Saf bir direnç devresi için,

Gerçek Güç = Görünen Güç.

. . . Güç Faktörü = 1 = Birlik.


4. Sadece Endüktanstaki Güç / Güç Faktörü:

Sadece endüktans içeren (dirençsiz) ve yukarıdaki ile aynı yöntemi kullanan bir devrede, gerçek güç eğrisi, Şekil 19.2'de gösterildiği gibi elde edilebilir. Şimdi bu şekilden anlaşılacağı gibi, her voltaj döngüsünün yarısında, biri pozitif diğeri negatif olmak üzere iki güç darbesi olduğu görülebilir.

Bu neden oluyor? Gerilim ve akım hem pozitif hem de negatif olduğunda, manyetik alan oluşturmak için endüktansa güç verildiğini görüyoruz.

Gerilim ve akım zıt yönlerde olduğunda, manyetik alan çöker ve güç kaynağına geri döner. Ve tam bir döngüde kullanılan ortalama gücün sıfır olduğu fark edilir. Ancak görünen güç, voltaj ve akımın ürünüdür ve kesin bir değere sahiptir. Dolayısıyla tamamen endüktif devre

Gerçek Güç = 0,

Güç Faktörü = 0 / Görünen Güç = 0


5. Yalnızca Kapasitanstaki Güç / Güç Faktörü:

Bir devrenin sadece kapasitans içerdiği durumlarda, akım ve gerilimin dalga formları Şekil 19.3'teki gibidir. Burada endüktans durumunda olduğu gibi, pozitif ve negatif atımların konumları birbiriyle değiştirilmiş olmasına rağmen her yarım voltaj döngüsü için iki artı gücümüz var.

Bu durumda, gerilim ve akım hem pozitif hem de negatif olduğunda, elektrostatik bir alan oluşturmak için kapasitansa güç verilir. Gerilim ve akım ters yönlerde olduğunda, elektrostatik alan kaynağa geri dönen gücü daraltır.

Yine, endüktansta olduğu gibi, yararlı bir güç değeri olmamasına rağmen, görünen gücün bir değeri vardır. Dolayısıyla tamamen kapasitif bir devre için

Gerçek Güç = 0

Güç Faktörü = 0 + Gerçek Güç = 0


6. Öncü ve Gecikmeli Güç Faktörü:

Yukarıda belirtilen endüktans ve kapasitans devrelerinden, her iki devrenin de sıfır güç faktörüne sahip olduğunu görüyoruz. Şimdi ikisini birbirinden ayırt etmek için, indüktif devrenin gerilimi düşüren bir akıma sahip olduğunu ve buna bağlı olarak güç faktörünün geciktiğini ve kapasitif devrenin gerilimi yönlendiren ve öncü bir güç faktörüne sahip bir akımı olduğunu söylüyoruz.

Ayrıca, bir saf direnç devresinin, bir güç faktörü birliği veren voltaj ile fazda olan bir akıma sahip olması nedeniyle, üç devrenin hepsinin kombinasyonlarının sıfır gecikme ile sıfır uç arasında bir yerde bir güç faktörü verebileceği kolayca görülebilir. Uygulamada, deneyimlerimize göre tipik bir çarpışmanın veya endüstrinin ağırlıklı olarak 0, 5 ila 0, 75 gecikmeli güç faktörüne sahip endüksiyon motorları kullandığını görüyoruz.


7. Düşük Güç Faktörü ve Düzeltmenin Etkileri:

Düşük güç faktörü, bir endüstri için maliyetli bir iştir. Ne yazık ki bu düzenli bir fenomendir, ancak mutlaka kaçınılmaz değildir.

Aslında, endüstriler ve tüketiciler düşük güç faktörü için iki şekilde ödeme yapar:

(a) Tesisin ilk maliyeti hakkında ve

(b) Elektrik tedarik ücretleri hakkında.

Bu nedenle, herhangi bir endüstri için, ekipmanı birliğe en yakın PF'de çalıştırmak şarttır. Düşük bir güç faktörü durumunda, tüketici güç faktörünü iyileştirmek için uygun kapasitörler kurarak faturayı düşürebilir. Bununla birlikte, güç faktörü düzeltmesinde izlenen prensip bazı küçük örneklerle gösterilebilir. Şekil 19.4'te gösterildiği gibi, bir güç faktörü 0, 71 gecikmeli olarak 10 amperlik bir akım ile 250 voltluk bir tek faz yükü durumunda alın.

İşte görüyoruz:

Görünür Güç = 10 x 250 = 2500 watt,

ve Gerçek Güç = 10 x 250 x .71 = 1775 watt yaklaşık.

Bu nedenle, mevcut 10 amperin, biri birlik güç faktöründe, diğeri ise Şekil 19.4'te gösterildiği gibi sıfır güç faktöründe olmak üzere iki bileşene bölünebileceğini göstermek mümkündür. (B). Bu akımların maksimum değeri her ikisi de 7, 1 amperdir.

Birlik güç faktöründeki bir faydalı iş yaparken, sıfır gecikmeli güç faktöründeki bir ise elenmesi gereken mıknatıslama akımı bileşenidir. Bu nedenle, mıknatıslama akımını Şekil 19.5'te gösterildiği gibi iptal etmek için devreye tam olarak eşit bir akım ancak sıfırda öncü uygulanmalıdır. Bu genellikle, 7.1 amp'lik bir öncü akımı vermek için yeterli büyüklüğe sahip bir kapasitöre bağlanarak elde edilir. Final, Şekil 19.6'da gösterilmiştir. burada 7.1 düşük bir akım birlik güç faktöründedir.

Bu nedenle, Gerçek güç = Görünen Güç = 7.1 x 250 = 1780 vat.

Aslında olan şudur ki, besleme şu anda sadece motoru ve kapasitörü tamamen dirençli bir yük olarak görmekte ve motor şaftını çevirme fiili işini yapmak için yeterli gücü elde etmekte ve kapasitör sürekli olarak mıknatıslama akımını motor sargılarından gönderip almaktadır. .

Aslında, iki tür ekipman:

(1) Kondansatörler ve

(2) Senkron motorlar güç faktörünü iyileştirmek için kullanılır.

Ancak, bu iki ekipmanın dışında kondansatörler günümüzde güç faktörünü düzeltmek için yoğun olarak kullanılmaktadır. Bölümün sonunda bir güç faktörü düzeltme tablosu verilmiştir. Kapasitörlerin yoğun kullanımının nedeni, statik kapasitörlerin çeşitli uygun oranlarda mevcut olmaları ve çarpışma kaynağı noktasına toplu olarak daha kolay monte edilmeleri veya kondansatörleri terminallerine bağlayarak bireysel endüksiyon motorlarını düzeltmeleridir. Maliyet bilge, onlar daha ucuzdur.


8. Güç Faktörü Metre:

Güç Faktörü Metreleri genellikle ana yüzey trafo istasyonuna monte edilir ve bağlı olduğu devrenin güç faktörünü doğrudan gösterir. Böyle bir pozisyonda monte edilmiş bir alet, yalnızca tüm kömür ocağının genel güç faktörünü veya bunun büyük bir bölümünü verebilir.

Tek bir motorun güç faktörü gerekliyse, gerçek güç voltajını ve güç faktörünün hesaplanabileceği akımı kaydetmek için portatif enstrümanların takılması olağandır veya birçok durumda doğrudan kaydedilir.


9. Güç Kondansatörlerinin Uygulanması:

Bir mühendis her zaman kondansatörlerin uygulanmasına dikkat etmelidir. Aslında deneyimlerimizden, güç faktörü iyileştirmesinin başarılı bir şekilde çalışması için, sistemdeki kapasitörlerin konumuna bağlı olduğunu ve en yüksek güç faktörü tüm yük koşullarında tutulduğunda ideal koşulların elde edildiğini görüyoruz.

Uygulamada, esnek bir düzenleme elde etmek için, gereken toplam KVA genellikle daha küçük derecelendirmelere bölünür ve bu, aşağıda açıklandığı şekilde gerçekleştirilebilir:

(a) Bireysel PF Düzeltme Yöntemi:

Bu düzeltme sistemi, uzun süre boyunca çalıştırılan büyük endüksiyon motorları, transformatörler ve ark kaynak ekipmanları için uygulanır. Her durumda, kapasitör doğrudan terminallere paralel olarak bağlanır. Bu sayede kapasitör, ekipmanın kendisi ile birlikte açılıp kapatılabilir.

Bu yöntem, reaktif güç tüketen ekipmanlara yol açan tüm tedarik hatlarının rahatlatılmasında en büyük avantaja sahiptir. Dahası, bu yöntem otomatiktir ve ayrıca yük koşulları altında yüksek bir güç faktörü sağlar. Tablo 19.1. Asenkron motorlara doğrudan bağlantı için kapasitör oranını belirlemeye yardımcı olur.

(b) Grup PF Düzeltme Yöntemi:

Yükün büyük bir kısmının küçük motorlardan oluştuğu ve işlemin periyodik olduğu bir sistemde, bireysel güç faktörü düzeltmesi uygulanabilir veya ekonomik değildir. Bu durumlarda, düzeltme ana baralar arasında bağlanan ve elle çalıştırılan anahtarlarla kontrol edilen daha büyük kapasitörler ile sağlanır.

(c) Otomatik PF Düzeltme:

Yük dalgalanmalarının yüksek olduğu sistemlerde otomatik kontrol ideal yöntemdir. Toplam kapasitör KVAr, mümkün olduğu kadar eşit kapasiteye sahip birkaç düzenleme aşamasına bölünmüştür. Transformatörlerin ve sürekli bağlı ekipmanın yüksüz reaktif gücünü telafi etmek için, otomatik bölümden bağımsız olarak sabit bir aşama sağlanır ve tesise kalıcı olarak bağlı kalır. Reaktif bir güç rölesi vasıtasıyla, önceden ayarlanmış istenen PF elde edilinceye kadar, düzenleme aşamaları, duruma göre açılıp kapatılır.

Bununla birlikte, aşırı sık anahtarlama işlemini ortadan kaldırmak için, kısa süreli pik yükler meydana geldiğinde, aşama aşamadan aşamaya anahtarlama için bir zaman rölesi bulunur. Yine, arz kesintisi durumunda, sıfır voltaj rölesi kontrol cihazlarını nötr pozisyonlarına sıfırlar, böylece arzın geri kazanılması üzerine, kapasitör kademeleri tekrar kademeli olarak devreye sokulur, böylece istenmeyen akım ve voltaj tepe noktaları önlenir.


10. Kondansatör Derecelendirmesinin Belirlenmesi:

Cos φ 1'den Cos φ 2'ye kadar gücü arttırmak için kapasitör oranını belirlemek için, bir vektör şeması vererek Şekil 19.6'ya bakalım.

Vektör diyagramına göre, gerekli tazminat miktarı

Tablo 19.1'de. kapasitör seçim tablosu görüyoruz.

Güç kondansatörlerinin ekonomisini açıklamaya bir örnek aşağıda verilmiştir. Maksimum 5000 KW yüke sahip bir tüketici, 0.8 güç faktörüne sahiptir. KVA’daki maksimum talep 6250’ydi. Ayda 10 / - KVA başına.

Güç faktörünü iyileştirmek için, örneğin, 0, 95'e kadar, 2105 KVAr dereceli kapasitörler aşağıdaki hesaplamaya göre kuruldu :

Şimdi kapasitör @ Rs için sermaye yatırımı diyelim. 60 = 2105 x 60 = Rs. 1, 26, 300. Bu nedenle, kapasitörün kurulumu için gereken sermaye yatırımı aslında yaklaşık 13 ayda geri kazanılacak ve bu süreden sonra aylık Rs tasarrufu olacaktır. 9850.

Yukarıda verilen örnekte, transformatörlerin, şaltların ve kabloların yalnızca 6250 KVA kullanımı için derecelendirildiğini farz edelim. Böylece, bir güç faktörü 0.8'de, yalnızca 5000 KW'lık bir yükü kaldırabilirken, güç faktörünü kapasitörler kurarak 0.95'e yükselterek, şimdi 5940 KW'ı kaldırabilirler;

(a) Tedarikçiden özel bir yaptırım olmadan tüketiciye şimdi 940 KW'lık ekstra bir aktif güç mevcut.

(b) Aynı ekipman 940 KW daha fazla aktif güç kullanarak, kullanım ve verimliliğini artıracaktır.

Böylece, güç kapasitörlerinin montajı aşağıdaki faydalara neden olmuştur:

(1) Elektrik faturasında önemli bir azalma.

(2) Transformatörlerin, şaltların, kabloların vs. kapasitesinin daha iyi kullanılması, özellikle güç tedarik tedarikçisinden yüksek bir gerilimde alındığında.

(3) Daha istikrarlı bir besleme voltajı, bu elektrik makinelerinin daha iyi ve daha verimli bir performans gösterdiği anlamına gelir.


11. Güç Kondansatörlerinin Avantajları:

Güç kapasitörlerini monte etmenin ana avantajları:

1. KVA Talebinde Önemli Bir Azalma:

KVA talebindeki bu azalma, elektrik tedarik teşebbüsleri tarafından enerji harcırahı ve talep edilen maksimum KVA'ya göre tahakkuk eden tarifeyi azaltır. Bazı teşebbüsler ayrıca düşük güç faktörü için bir ceza alırken, daha yüksek güç faktörü için teşvik bonusu sunar. Güç kapasitörleri bu teşvik bonusunu gerçeğe dönüştürüyor.

2. Transformatörlerin ve Hat Kayıplarının Azaltılması:

Bu, KVA talebindeki düşüşün daha küçük bir akımın hatlardan akmasına neden olması nedeniyle sağlanır. Sonuç olarak, mevcut trafo, şalt ve hat kapasitelerinin optimum kullanımı vardır.

3. Hatlardaki Voltaj Düşüşlerinin Azaltılması:

Hatlardaki voltaj düşüşlerinin en aza indirilmesi ile daha iyi bir elektrikli ekipman performansı elde edilir.

4. Güç kondansatörlerinin yerleştirilmesi, besleme sisteminden gelen reaktif güç talebini azaltmaya yardımcı olur, çünkü güç kondansatörünün kendisi motorlar, transformatörler ve diğer endüktif yükler için gerekli olan reaktif gücü sağlar ve böylece sistemin güç faktörünü geliştirir. Güç dağıtım sistemi çoğunlukla aktif güç kaynağı ile ilgilenmeye bırakılmıştır.

Güç kapasitörleri ayrıca sistem kapasitesini serbest bırakır ve bir tesiste aktif yükteki muhtemel artış, eğer güç faktörü 0, 7'den 0, 95'e yükseltildiğinde, yaklaşık% 30'a kadar çıkar. Güç kapasitörleri güç faktörünü iyileştirir, aynı gücü daha az parayla verir ve bir KVA talebinin veya bir güç faktörü şartı tarifesinin uygulayıcı olduğu durumlarda tasarruf gerçekten etkileyicidir. Bir güç kondansatör kurulumunun ilk maliyeti, kurulumundan bir veya iki yıl sonra geri kazanılır ve bundan sonra yapılan tasarruf, gelecek yıllar için tamamen net bir kazançtır.


12. Endüstriyel Tesisler:

Çoğu endüstriyel tesiste, endüksiyon motorları, transformatörler, kaynak ekipmanları vb. Gibi AC elektrikli ekipmanların çoğu, manyetik alanları için reaktif güç gerektirir. Ancak aktif gücün aksine, bu reaktif güç mekanik güce dönüştürülmez, jeneratör ve alıcı ekipman arasında ileri geri salınır ve besleme sistemi üzerinde ek bir yük oluşturur. Bu, aşağıdaki ekonomik ve teknik dezavantajlara yol açmaktadır.

(1) Düşük güç faktörü yükü için müşterinin elektrik faturasında ağır bir ek ücret.

(2) Kablolar, şaltlar ve transformatörler ekstra wattsız akımı taşır, böylece elektrik ekipmanı ve sermaye yatırımı yetersiz kullanılır.

(3) Aşırı voltaj düşüşü ve elektrikli ekipmanların verim düşmesi.


13. İletim Sistemleri:

İletim sistemlerinde, ekonomik bakış açısından, üretim istasyonundan iletilebilecek optimum reaktif güç değeri vardır. Birbirine bağlı büyük güç şebekelerinde, optimum değer sabit değildir ve saatten saate değişir.

Yük alanında reaktif güç sağlamak güç kondansatör tesisatlarından iletim hatları üzerinden reaktif güç üretmek ve iletmekten daha ekonomik ve avantajlıdır.

Bununla birlikte, sistem veya kurulum gereksinimlerine göre, uygun şekilde düzenlenmiş güç kondansatörü sağlayabilir

(1) güç faktörü iyileştirmesi.

(2) Geliştirilmiş Voltaj düzenlemesi.

(3) hat kayıplarının azaltılması.

(4) devre yük kapasitesinin serbest bırakılması.

(5) voltaj dalgalanmasının ve devre reaktansının azaltılması.

Sorularla Verilecek Bilgiler:

1. KV Ar'da gereken çıkış

2. anma gerilimi

3. anma frekansı

4. Faz sayısı

5. Anormal voltaj artışlarının beklenip beklenmeyeceğini belirtin. Eğer öyleyse, beklenen en yüksek voltajı belirtin.

6. Sıcaklık kategorisinin üst sınırı.

7. İçeride veya dışarıda kapasitörün önerilen yeri.

8. 1000 metrenin üzerindeyse, kapasitörün deniz seviyesinden yüksekliği.

9. Besleme devresinin doğası: örneğin, kapasitörün bağlanıp bağlanmayacağı

(a) yerel bir trafo merkezine, (eğer öyleyse, trafo KVA derecesini belirtiniz, vs.)

(b) yerel bir yeraltı ağı işine

(c) havai hatlara.

10. Kondansatör doğrudan havai hatlara bağlanacaksa, şunları kontrol edin:

(a) Fırtınalar bölgede yaygın mı?

(b) yıldırım önleyiciler veya parafudrlar hatlara takılı mı?

11. Kapasitör ile birlikte kullanılacak şalt veya otomatik kontrol ünitesinin detayları.

12. Kondansatör doğrudan bir motorun terminallerine bağlanacaksa, motor derecesini, hızını, tipini, üreticisini belirtin.

13. Kondansatörün tasarımını veya çalışmasını etkileyebilecek herhangi bir özel gereksinim.

Teknik servis:

Her kurulum farklı problemler gösterdiğinden, güç kapasitör kurulumunun belirli yük ve güç tarifesi koşullarını karşılayacak şekilde dikkatlice tasarlanması gerekir.